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光源特性对鬼成像质量影响的研究

光源特性对鬼成像质量影响的研究

作者：王志峰长春理工大学

学位级别：硕士

鬼成像是一种利用光场的强度涨落来恢复物体信息的成像技术。相较于传统成像技术,鬼成像的优越性使其应用前景非常广泛,但其成像质量是影响鬼成像实用化的重要因素之一。在鬼成像系统中,光源性质是影响鬼成像成像质量的重要因素。本文... 详细信息

鬼成像是一种利用光场的强度涨落来恢复物体信息的成像技术。相较于传统成像技术,鬼成像的优越性使其应用前景非常广泛,但其成像质量是影响鬼成像实用化的重要因素之一。在鬼成像系统中,光源性质是影响鬼成像成像质量的重要因素。本文主要围绕光场的横向空间涨落、空间的统计性质(散斑中每个像素点的强度值)和时间的一阶统计性质(散斑中一个像素点随时间的变化)这三方面做了相关的理论和实验研究。首先从理论上论述了赝热光场的空间和时间统计性质;然后,设计了一种以投影仪为光源的计算鬼成像方案,利用计算机生成横向空间涨落分布、空间的统计性质和时间的一阶统计性质不同的散斑作为照射光源;最后通过模拟与实验,验证了光场横向空间涨落分布、空间的统计性质和时间的一阶统计性质对鬼成像成像质量的影响。此外,本文还对散斑场经空间自由传播后,其统计性质的变化进行了讨论。并进行了数值模拟,分析了变化后的散斑场对鬼成像成像质量的影响。

关键词：鬼成像统计性质成像质量

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空间环境中红外成像传感器成像质量仿真研究

空间环境中红外成像传感器成像质量仿真研究

作者：但旦西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文以空间环境中的星载红外成像传感器为研究对象,针对空间环境中典型因素对红外成像传感器成像的影响,开展对红外成像传感器成像质量的仿真研究。这些典型因素包括两部分:一是星载红外成像传感器平台运行的外部环境因素,包括空间高... 详细信息

本文以空间环境中的星载红外成像传感器为研究对象,针对空间环境中典型因素对红外成像传感器成像的影响,开展对红外成像传感器成像质量的仿真研究。这些典型因素包括两部分:一是星载红外成像传感器平台运行的外部环境因素,包括空间高能粒子辐射和空间温度;二是星载红外成像传感器平台运动产生的振动因素,包括高频振动、低频振动和随机抖动。在分析空间环境的基础上,阐述了空间高能粒子辐射、空间温度对传感器成像的作用机理,建立了上述两种因素作用下系统调制传递函数(MTF)的数学模型,对不同能量和流量的高能粒子作用下的成像效果图进行了仿真,讨论了传感器在轨道运行中“正对”太阳、“背对”太阳和太阳粒子爆发时高能粒子作用下的成像仿真效果图;在分析了星载红外成像传感器平台振动的基础上,基于刀口法(线扩展函数)推导了光学系统轴向振动下的系统调制传递函数(MTF)表达式,根据高频振动、低频振动和随机抖动的不同振动方程,建立了三种振动形式下的系统调制传递函数(MTF)数学模型。从振幅、频率、曝光时刻、均方值角位移等因素考虑,仿真实现了三种振动形式下的成像效果图。

关键词：红外成像传感器空间环境成像质量仿真

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高次非球面航空相机成像质量影响因素分析

高次非球面航空相机成像质量影响因素分析

作者：郭鑫长春工业大学

学位级别：硕士

航空相机作为一种获取地面信息的光电设备,被广泛应用在现代战争、灾害救援、地质测量、环境侦测等领域。随着航空相机应用领域不断地拓展,航空相机对成像质量的要求也更为严苛。为此,开展航空相机的成像质量影响因素的分析具有重要意... 详细信息

航空相机作为一种获取地面信息的光电设备,被广泛应用在现代战争、灾害救援、地质测量、环境侦测等领域。随着航空相机应用领域不断地拓展,航空相机对成像质量的要求也更为严苛。为此,开展航空相机的成像质量影响因素的分析具有重要意义。本文以自主研制的高次非球面航空相机为研究对象,开展振动载荷、温度载荷和载机飞行姿态变化对其成像质量影响的分析,主要研究内容包括以下几个部分:(1)基于光机集成分析理论,针对振动载荷对航空相机成像质量影响的问题展开分析。采用Hypermesh软件建立航空相机的有限元模型,通过有限元软件NASTRAN对航空相机进行动力学分析。通过有限元分析后得到的节点位移数据对光学元件的刚体位移和Zernike多项式系数进行拟合计算。将拟合计算后的结果通过光学软件ZEMAX进行光学分析,得到振动载荷对光学系统的影响。(2)基于光机集成分析理论,针对温度载荷对航空相机成像质量影响的问题展开分析。通过有限元软件NASTRAN对航空相机进行稳态热传导分析和温度载荷下的热弹性分析。通过有限元分析后得到的节点位移数据对光学元件的刚体位移、面形精度以及Zernike多项式系数进行拟合计算。将拟合计算后的结果通过光学软件ZEMAX进行光学分析,得到温度载荷对光学系统的影响。(3)针对载机飞行姿态变化对航空相机成像质量影响的问题,采用齐次坐标变换法建立像移速度矢量模型,分析出成像质量对姿态变化精度的要求。设计用于高次非球面航空相机稳定成像的三轴稳定平台,并对三轴稳定平台进行静力学和动力学分析,确定三轴稳定平台结构强度满足设计要求。(4)对高次非球面航空相机开展内场和外场的成像实验,通过实验验证成像质量是否满足设计要求。针对振动载荷和温度载荷影响航空相机成像质量的问题,搭建振动实验台和温度实验台,通过实验的方式验证仿真分析的正确性。搭建飞行姿态模拟实验平台,验证通过本文所设计的三轴稳定平台可以起到稳定航空相机成像性能的作用。

关键词：高次非球面航空相机成像质量振动温度三轴稳定平台

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综合孔径光学系统成像质量恢复方法研究

综合孔径光学系统成像质量恢复方法研究

作者：孙江芹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

综合孔径光学系统大大降低了制造大孔径天文望远镜的难度,同时还能获得较高的成像分辨率。但光学系统像差、装调误差、大气湍流等因素的存在使得波前发生了畸变,成像质量下降。另外,即使对衍射受限综合孔径光学系统成像,由于综合孔径填... 详细信息

综合孔径光学系统大大降低了制造大孔径天文望远镜的难度,同时还能获得较高的成像分辨率。但光学系统像差、装调误差、大气湍流等因素的存在使得波前发生了畸变,成像质量下降。另外,即使对衍射受限综合孔径光学系统成像,由于综合孔径填充因子的下降,造成调制传递函数在中频处的值下降。本文针对这两类问题,研究恢复综合孔径成像质量的方法。首先,概述了综合孔径光学系统的相关概念;建立了综合孔径光学系统成像模型;并分析了目前常见的几种综合孔径光学系统的特点。其次,分析了影响综合孔径光学系统成像质量的各种因素,包括对综合孔径光学系统原理引起的中频缺损和外界未知影响因素造成的成像质量下降进行分析。然后,为获得影响综合孔径光学系统成像质量的外界未知信息,探讨了几种波前探测方法;详细讨论了位相差法波前恢复的原理;建立了用位相差法恢复成像质量的模型;对成像质量恢复结果进行了分析,结果表明位相差法能够将一定范围内波前畸变的成像质量恢复到衍射极限。最后,针对由于综合孔径光学系统调制传递函数中频下降带来的成像质量问题作了进一步研究。采用模拟理想物点的方法,计算了系统的调整传递函数;采用了维纳滤波法对衍射受限光学成像系统和有波前畸变光学成像系统的成像图进行恢复,并通过恢复后的调制传递函数,分析了恢复结果,结果表明维纳滤波能够不同程度的恢复综合孔径光学系统的中频信息。

关键词：综合孔径光学系统成像质量位相差图像恢复调制传递函数

平台运动对星载TDICCD相机成像质量影响分析与仿真

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平台运动对星载TDICCD相机成像质量影响分析与仿真

作者：庄绪霞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星平台运动是影响高分辨率星载TDICCD相机成像质量的一个重要因素,它干扰像的正常运动,引起恶化像质的非正常像移。像移对TDICCD相机像质的影响区别于对面阵凝视相机及普通线阵推扫相机的影响。研究平台运动对星载TDICCD相机像质的影... 详细信息

卫星平台运动是影响高分辨率星载TDICCD相机成像质量的一个重要因素,它干扰像的正常运动,引起恶化像质的非正常像移。像移对TDICCD相机像质的影响区别于对面阵凝视相机及普通线阵推扫相机的影响。研究平台运动对星载TDICCD相机像质的影响并进行动态成像仿真对改善相机成像质量有重要意义。不仅可以为恢复图像的像移补偿算法提供支持,为卫星控制指标等的提出提供依据,还可以完善系统全链路仿真。本文的具体工作如下: 首先,从线扩散函数（LSF,Line Spread Function）角度分析了像移引起像质下降的机理,依据TDICCD的成像原理建立了像移影响下TDICCD相机系统像质退化的数学模型,推导了不同方向上不同形式的像移影响下系统的线扩散函数及线性非正常像移下的调制传递函数（MTF,Modulation Transfer Function）公式。利用相位传递函数（PTF,Phase Transfer Function）的线性部分评价几何变形。提出数值积分的方法计算动态MTF,采用该方法计算了正弦振动像移下的调制传递函数。利用上面的结果和方法分析了像移引起的几何变形与图像模糊。分析表明:TDICCD相机的运动降质是空间变化的,不同方向上不同形式的非正常像移造成的图像模糊与几何变形是不一致的。其次,建立多个坐标系,通过坐标变换的方法建立物像之间的映射关系,得到像移求解模型。依据像移求解模型、像移对TDICCD相机像质影响模型分析地球自转、姿态控制误差（包括指向误差与姿态稳定度）、轨道摄动引起的高度误差、轨道倾角误差对像质的影响。通过该像移模型求解非正常像移,为后续的TDICCD动态成像仿真提供基础。最后,依据采样成像系统的成像原理,建立了TDICCD动态成像的数字仿真模型,该仿真模型采用数值积分、像素插值并结合TDICCD电荷叠加原理。提出卫星平台运动下TDICCD动态成像的仿真方法,并仿真分析不同运动误差造成的像质退化情况。采用均方误差（MSE）和结构相似度（SSIM）两种图像质量评价手段评价仿真图像的质量,分析表明数字仿真结果与理论分析结果吻合。

关键词： TDICCD相机平台运动像移成像质量

多层螺旋CT冠状动脉成像质量影响因素的研究

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多层螺旋CT冠状动脉成像质量影响因素的研究

作者：韩宁河北医科大学

学位级别：硕士

目的:多层螺旋CT (mu1ti-slice computed tomography, MCST)是一种无创、费用较低的影像学检查方法,现已在临床中广泛应用,大量研究结果表明,其在诊断冠状动脉狭窄方面具有很高的敏感性和特异性,但与有创的导管法冠状动脉造影(coronary ... 详细信息

目的:多层螺旋CT (mu1ti-slice computed tomography, MCST)是一种无创、费用较低的影像学检查方法,现已在临床中广泛应用,大量研究结果表明,其在诊断冠状动脉狭窄方面具有很高的敏感性和特异性,但与有创的导管法冠状动脉造影(coronary angiography, CAG)比较仍有差异。本研究通过冠状动脉MSCT与CAG结果对照,分析影响MSCT成像质量及影响冠状动脉狭窄判断的因素。方法:选择我院住院患者60例,临床诊断冠心病或可疑冠心病者,男性45例,女性15例,年龄36-80岁,平均年龄63±9岁。患者在入院检查后行64层螺旋CT检查。除外有快速心律失常、急性心肌梗死、碘造影剂过敏、肾功能不全、支气管哮喘及慢性阻塞性肺病的患者。根据心率情况在检查前一天晚上及检查前2小时,服用β-受体阻滞剂(美托洛尔)25-50mg,使心率控制在70次/分以下。进行冠状动脉MSCT检查前,常规行碘过敏试验。冠状动脉MSCT扫描完成后,将图像传送至图像处理站,并利用回顾性门控技术,对图像在心动周期每10%R-R间期进行图像重建,根据重建结果判断其所处的最佳重建时相。在最佳成像时间窗,对左主干(LM)、前降支(LAD)、回旋支(LCX)及右冠状动脉(RCA)及其分支成像质量进行评价。根据成像质量将冠状动脉分为可评估节段与不可评估节段。在可评估节段中,评价LM、LAD、LCX、RCA及其血管直径≥2mm的分支的血管狭窄程度。MSCT检查后一周内对入选患者进行CAG检查。对于血管直径≥2mm的冠状动脉,参考美国心脏病学会的冠状动脉分段方法,以节段为单位进行影像学评价。冠状动脉狭窄分级:(1)正常或轻度狭窄:其管腔内径减少程度成像质量的因素及影响冠状动脉狭窄诊断的因素。结果:1 60例患者管腔直径≥2mm的节段数为705个,按照冠状动脉MSCT成像质量分为可评估与不可评估两组,其中可评估冠状动脉阶段为635个节段(占90.07%),不可评估冠状动脉节段为70个节段(占9.93%)。影响MSCT影像学评价的原因分别为:冠状动脉运动伪影影响有46个节段(占65.71%);呼吸伪影影响有7个节段(占10.00%);钙化影响有9个节段(占12.86%);充盈不良影响有8个节段(占11.43%)。2在冠状动脉直径≥2mm的705个节段中,在70%相位窗上图像质量最好的节段有527个节段(占74.75%),左冠状动脉通常在70%相位窗上显示最好,右冠状动脉的最佳相位窗首选为70%,其次为40%。3冠状动脉MSCT成像质量与心率成负相关,相关系数为r=–0.76,P 成像造成影响。5 MSCT诊断冠状动脉狭窄(≥50%)的敏感度为81.77%(157/192),特异度为94.59%(420/444),阳性预测值87.22%(157/180),阴性预测值为92.31%(420/455),准确度为90.87%(577/635)。6 60例入选患者中,有3例为经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI)术后患者,共植入5枚支架,其中有4枚支架MSCT成像可很好评价,显示无明显狭窄,1枚因支架金属伪影不可评价;CAG检查示支架内管腔无明显狭窄。1例冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting, CABG)后,MSCT与CAG检查结果一致。60例患者中检出冠状动脉肌桥2例,MSCT与CAG检查结果相同。影响冠状动脉MSCT诊断冠状动脉狭窄的主要因素为:冠状动脉运动伪影、管壁钙化、支架金属伪影等。结论:1 MSCT是诊断冠状动脉病变较为安全、可靠的无创影像学检查方法。2影响MSCT成像质量有多种因素,包括冠状动脉运动伪影、心率过快、心律不齐、冠状动脉钙化、造影剂注射速度及剂量、呼吸运动伪影等。做好扫描前准备及合理的选择图像重建时相,运用最佳图像处理技术,可提高冠状动脉MSCT成像质量。3冠状动脉MSCT诊断冠状动脉狭窄(≥50%)有较高的敏感性、特异性和准确度;对冠状动脉肌桥(壁冠状动脉)的诊断正确率较高;也可用于PCI、CABG术后随访。影响冠状动脉狭窄判断的因素包括冠状动脉运动伪影、冠状动脉

关键词：多层螺旋CT 冠状动脉造影成像质量影响因素临床应用

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激光打印机成像质量综合评价方法研究

激光打印机成像质量综合评价方法研究

作者：周罗岚武汉大学

学位级别：硕士

激光打印机凭借低噪声、高质量、高性价比、快速打印等优点,应用领域不断延伸,从传统的商业办公逐步进入到日常家庭。激光打印机成像输出过程中,由于设备输出的精度、机器运转的震动、墨粉转印时存在的磁场引力等,致使打印输出图像不够... 详细信息

激光打印机凭借低噪声、高质量、高性价比、快速打印等优点,应用领域不断延伸,从传统的商业办公逐步进入到日常家庭。激光打印机成像输出过程中,由于设备输出的精度、机器运转的震动、墨粉转印时存在的磁场引力等,致使打印输出图像不够清晰,呈现噪声和畸变等失真现象。激光打印机的生产过程中,为了减少不合格设备流入市场的几率,需要提前对激光打印机的成像质量进行系统的评价及分析。研究激光打印机成像质量的评价方法对于保障其成像质量及研制生产有着重要的实用意义。目前的激光打印机成像质量评价研究主要是针对线条、网点、字符、图像等不同对象进行独立的质量评价。本文通过分析激光打印机成像质量的客观评价指标,结合主观评价建立了基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的激光打印机成像质量综合评价模型。首先设计试验样本,通过激光打印机成像,获取线条及字符、实地区域、圆点和图像作为样本。然后,采用不同质量指标评价激光打印机成像质量,并计算试验样本指标值。本文选择以下质量评价指标,包括线条及字符的线宽误差、粗糙度、模糊度和暗度,实地区域的灰度标准偏差、颗粒度和色斑,圆点圆度误差以及图像的结构相似度、清晰度和纹理信息。最后,对样本进行等级分类的主观评价,并利用SVM建立客观质量指标与主观评价结果之间的关系模型,对激光打印机成像质量进行综合评价。本文通过研究分析确定影响激光打印机成像质量的多个关键评价指标,并利用机器学习的方法结合主观评价对质量指标值进行训练分类得到激光打印机成像质量评价模型。试验结果表明,本文提出的关系模型对激光打印机成像质量的综合评价是有效可行的。

关键词：激光打印机成像质量 SVM 综合评价

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声波走时层析的成像质量改进方法研究

声波走时层析的成像质量改进方法研究

作者：赵志鹏燕山大学

学位级别：硕士

声波层析成像是一种广泛用于医学、工业检测、地质勘探等多个领域的无损检测方法,其成像精确直观,尺度大小可调,对成像物体无损伤,有很高的研究价值。阻尼最小二乘法是目前最常用的线性反演方法之一,较高的稳定性和准确性,以及高效的计... 详细信息

声波层析成像是一种广泛用于医学、工业检测、地质勘探等多个领域的无损检测方法,其成像精确直观,尺度大小可调,对成像物体无损伤,有很高的研究价值。阻尼最小二乘法是目前最常用的线性反演方法之一,较高的稳定性和准确性,以及高效的计算效率是其主要优点,反演结果受射线分布影响严重,对初值依赖性高是其主要缺点。本文旨在通过对模型特征向量的修正来改善上述缺陷,提高成像质量。具体工作如下:首先,本文介绍了声波层析成像的应用价值和提高其成像质量的意义,以及国内外对提高成像质量研究的进展和主要方法做综合性介绍。同时本文还介绍了层析成像的基本原理,主要应用数学、物理规律,以及层析成像的实现过程,即数据采集、数据处理、结果分析,并简单介绍了各部分的使用方法。其次,本文从层析问题线性化之后的大型稀疏方程组出发,通过分析系数矩阵的奇异值和条件数,判断方程组的病态程度。阻尼最小二乘法是一种常用反演方法,通过增加阻尼因子来降低法矩阵的条件数,解决线性方程组的病态问题。同时本文指出了阻尼最小二乘反演方法的缺陷,成像结果受射线分布影响严重,并通过对特征向量的分析,研究这种影响的原因。最后,本文基于第一模型特征向量对计算结果的影响作用,提出通过修正特征向量来提高阻尼最小二乘法的成像质量的方法。本文分别对均匀模型、层状模型、块状模型三种情况进行优化计算,同时与普通阻尼最小二乘法对比,来验证本文提出的特征向量修正方法是否能够有效的解决射线分布对阻尼最小二乘法的影响。

关键词：声波层析成像成像质量阻尼最小二乘法奇异值分解特征向量修正

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像移对卫星摄影成像质量的影响

光学精密工程 1997年第4期5卷 31-34页

作者：史光辉中国科学院长春光学精密机械研究所

对卫星飞行速度，卫星姿态变化以及地球自转等产生的像移对卫星摄影成像质量的影响作出了定量的分析。

关键词：像移卫星摄影飞行速度卫星姿态成像质量